Hemijske komponente prirodnih voda. - nasport.pmf.ni.ac.rsnasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/746/12. Hemijske komponente prirodnih voda.pdf · Hemija životne sredine I (T . Anđelković)

Dvanaesto predavanje

Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 1

CILJEVI PREDAVANJA

1. Klasifikacija voda premaVernadskom i Alekinu.

2. Glavni joni u vodama injihovo poreklo.

3. Gasovi u vodi.4. Biogene materije.5. Organska materija vode.

ISHODI PREDAVANJA

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da:

klasifikuje prirodne vode, Definiše glavne

komponente voda: gasove,organsku i mineralnumateriju.

1. Klasifikacija voda premaVernadskom i Alekinu.

2. Glavni joni u vodama injihovo poreklo.

3. Gasovi u vodi.4. Biogene materije.5. Organska materija vode.

Na kraju predavanja studentće biti osposobljen da:

klasifikuje prirodne vode, Definiše glavne

komponente voda: gasove,organsku i mineralnumateriju.


U prirodi voda sadrži: rastvorene gasove, mineralne supstance,organsku materiju, mikroorganizme.

Količina rastvorenih supstanci zavisi od porekla vode:

Atmosferska voda je relativno najčistija (zbog malog sadržaja mineralnihsupstanci nepodobna je za piće).

Površinska voda je bogatija mineralnim supstancama zbog dužegkontakta sa površinama preko kojih teku ili na kojima leže. Ukusnije su zapiće, ali su vrlo često kontaminirane zbog ispiranja terena i ulivanja u njihgradskih i industrijskih otpadnih voda.

Podzemne vode su često vrlo kvalitetan izvor vode (lišene organskogmirisa, konstantnog sastava i u dovoljnim količinama).

U prirodi voda sadrži: rastvorene gasove, mineralne supstance,organsku materiju, mikroorganizme.

Količina rastvorenih supstanci zavisi od porekla vode:

Atmosferska voda je relativno najčistija (zbog malog sadržaja mineralnihsupstanci nepodobna je za piće).

Površinska voda je bogatija mineralnim supstancama zbog dužegkontakta sa površinama preko kojih teku ili na kojima leže. Ukusnije su zapiće, ali su vrlo često kontaminirane zbog ispiranja terena i ulivanja u njihgradskih i industrijskih otpadnih voda.

Podzemne vode su često vrlo kvalitetan izvor vode (lišene organskogmirisa, konstantnog sastava i u dovoljnim količinama).


Prirodne vode su složeni sistemi koji sadrže rastvorenegasove, minerale, neorganska i organska jedinjenja uobliku jona i molekula, pri čemu grade rastvore,koloide, suspenzije i emulzije.

Do formiranja sastava prirodnih voda dolazi usledinterakcije vode sa:

▪ atmosferom,▪ zemljištem i▪ mineralima.

Pri interakciji vode sa okolnom sredinom dolazi do:▪ rastvaranja,▪ hemijskih reakcija,▪ biohemijskih reakcija,▪ koloidnih interakcija.

Prirodne vode su složeni sistemi koji sadrže rastvorenegasove, minerale, neorganska i organska jedinjenja uobliku jona i molekula, pri čemu grade rastvore,koloide, suspenzije i emulzije.

Do formiranja sastava prirodnih voda dolazi usledinterakcije vode sa:

▪ atmosferom,▪ zemljištem i▪ mineralima.

Pri interakciji vode sa okolnom sredinom dolazi do:▪ rastvaranja,▪ hemijskih reakcija,▪ biohemijskih reakcija,▪ koloidnih interakcija.


Do 1 nm – pravi rastvori – rastvorne neorganske i organskesupstance.

Od 1 do 100 nm – koloidni rastvori – visokomolekularna organskajedinjenja, alumosilikati, hidroksidi teških metala, itd.

Od 100 nm – grubodisperzni rastvor (suspenzija ili emulzija) –teško rastvorna organska i neorganska jedinjenja.

Materije koje su rastvorene u vodi mogu da se nalazeu vidu molekula (gasovi, organski molekuli)ili kompleksnih jona.

Do 1 nm – pravi rastvori – rastvorne neorganske i organskesupstance.

Od 1 do 100 nm – koloidni rastvori – visokomolekularna organskajedinjenja, alumosilikati, hidroksidi teških metala, itd.

Od 100 nm – grubodisperzni rastvor (suspenzija ili emulzija) –teško rastvorna organska i neorganska jedinjenja.

Materije koje su rastvorene u vodi mogu da se nalazeu vidu molekula (gasovi, organski molekuli)ili kompleksnih jona.


Membranski filter 0,45 μmparticulate organic matter (POM)/dissolved organicmatter (DOM)

Klasifikacija prirodnih voda na osnovu sadržaja soli,preovlađujućeg jona, prisustva specifičnih komponenata.

Slatke vode do 1 g/kg, Prilično slane 1-25 g/kg, Vode sa morskim salinitetom 25-50 g/kg, Slane vode > 50 g/kg.

Klasifikacija prirodnih voda na osnovu sadržaja soli,preovlađujućeg jona, prisustva specifičnih komponenata.

Slatke vode do 1 g/kg, Prilično slane 1-25 g/kg, Vode sa morskim salinitetom 25-50 g/kg, Slane vode > 50 g/kg.


Klase: na osnovu dominantnog anjona C, S, Cl klasa

Grupe: na osnovu dominantnog katjona Ca, Mg, Na grupa

Tipovi: na osnovu relativne koncentracije jona I tip HCO3- > Ca2+ + Mg2+ meke vode sa malim sadržajem

soli i sa dominacijom jona Na i K II tip HCO3- > Ca2+ + Mg2+< HCO3-+ SO42- vode većine reka III tip HCO3-+ SO42- < Ca2+ + Mg2+ ili Cl- >Na+ vode mora i

okeana IV tip HCO3-= 0 kisele vode

CaIIC Klase: na osnovu dominantnog anjona

C, S, Cl klasa Grupe: na osnovu dominantnog katjona Ca, Mg, Na grupa

Tipovi: na osnovu relativne koncentracije jona I tip HCO3- > Ca2+ + Mg2+ meke vode sa malim sadržajem

soli i sa dominacijom jona Na i K II tip HCO3- > Ca2+ + Mg2+< HCO3-+ SO42- vode većine reka III tip HCO3-+ SO42- < Ca2+ + Mg2+ ili Cl- >Na+ vode mora i

okeana IV tip HCO3-= 0 kisele vode


Kalcijum i magnezijum, Narijum i kalijum, Hidrogenkarbonati, Sulfati, Hloridi.

Ovo su glavni joni voda ili makrokomponente.

Kalcijum i magnezijum, Narijum i kalijum, Hidrogenkarbonati, Sulfati, Hloridi.

Ovo su glavni joni voda ili makrokomponente.


Stalno su prisutni u svim prirodnim vodama. Poreklo: rastvaranjem minerala poput krečnjaka, dolomita,

gipsa. Uslovljavaju opštu tvrdoću vode. Sanitarno-higijenski aspekt: nisu štetni za zdravlje, ali

povećana tvrdoća čini vodu nepodesnom za komunalnepotrebe i industriju.

Stalno su prisutni u svim prirodnim vodama. Poreklo: rastvaranjem minerala poput krečnjaka, dolomita,

gipsa. Uslovljavaju opštu tvrdoću vode. Sanitarno-higijenski aspekt: nisu štetni za zdravlje, ali

povećana tvrdoća čini vodu nepodesnom za komunalnepotrebe i industriju.


mg/dm3 kao CaCO3 Vrsta vode

0-75 Meka voda

75-150 Umereno tvrda voda

150-300 Tvrda voda

Iznad 300 Vrlo tvrda voda

Od katjona koji se nalaze u većinislatkovodnih sistema, Ca ima najvećukoncentraciju i ima najveći uticaj naprimenu i prečišćavanje voda.

Ca je prisutan u vodi kao rezultat ravnotežeizmeđu kalcijum i magnezijum-karbonatnih minerala i CO2 rastvorenog uvodi, koji dospeva iz atmosfere i usledrazlaganja organske materije usedimentima. Vode koje sadrže visokukoncentraciju CO2, brzo razlažu Ca iznjegovih karbonatnih minerala.

Od katjona koji se nalaze u većinislatkovodnih sistema, Ca ima najvećukoncentraciju i ima najveći uticaj naprimenu i prečišćavanje voda.

Ca je prisutan u vodi kao rezultat ravnotežeizmeđu kalcijum i magnezijum-karbonatnih minerala i CO2 rastvorenog uvodi, koji dospeva iz atmosfere i usledrazlaganja organske materije usedimentima. Vode koje sadrže visokukoncentraciju CO2, brzo razlažu Ca iznjegovih karbonatnih minerala.


U slučaju reverzne reakcije i kada se CO2 oslobađa iz vode, nastaje CaCO3 talog.Prema tome, CO2 u vodi određuje stepen rastvaranja CaCO3. CO2 koji voda usvajaiz atmosfere nije dovoljan da opravda koncentraciju rastvorenog Ca u prirodnimvodama, posebno podzemnim vodama. Respiracija mikroorganizama prilikomrazlaganja OM u vodi, sedimentima i zemljištu, obezbeđuje visok nivo CO2 koji jepotreban da dovede do rastvaranja CaCO3 u vodi.

Reakcijom kalcijuma (prisutnog u većim konc. u tvrdimvodama) i sapuna (rastvorne natrijumove soli masnekiseline), nastaje talog:2C17H33COO-Na+ + Ca2+ → Ca(C17H33CO2)2(s) + 2Na+

Prolazna tvrdoća potiče od prisustva kalcijuma ibikarbonatnih jona u vodi i može biti uklonjena kuvanjemvode:Ca2+ + 2HCO3-→ CaCO3(s) + CO2(g) + H2O

Porast temperature dovodi do pomeranja reakcije u desno,usled izdvajanja CO2, tako da se stvara beli talog CaCO3.

Reakcijom kalcijuma (prisutnog u većim konc. u tvrdimvodama) i sapuna (rastvorne natrijumove soli masnekiseline), nastaje talog:2C17H33COO-Na+ + Ca2+ → Ca(C17H33CO2)2(s) + 2Na+

Prolazna tvrdoća potiče od prisustva kalcijuma ibikarbonatnih jona u vodi i može biti uklonjena kuvanjemvode:Ca2+ + 2HCO3-→ CaCO3(s) + CO2(g) + H2O

Porast temperature dovodi do pomeranja reakcije u desno,usled izdvajanja CO2, tako da se stvara beli talog CaCO3.


Stalno su prisutni u svim prirodnim vodama. Sadržaj kalijuma u prirodnim vodama obično nije veliki, s

obzirom na to da ga kao biološki aktivnog iz vode izvlačeakvatični organizmi.

Prosečna koncentracija natrijuma i kalijuma u rekama jenekoliko (1-10) ppm .

Stalno su prisutni u svim prirodnim vodama. Sadržaj kalijuma u prirodnim vodama obično nije veliki, s

obzirom na to da ga kao biološki aktivnog iz vode izvlačeakvatični organizmi.

Prosečna koncentracija natrijuma i kalijuma u rekama jenekoliko (1-10) ppm .


Држава Назив водеCa2+ Mg2+ K+ Na+ HCO3

- SO42- Cl- Суви остатак

mg/lit mg/lit mg/lit mg/lit mg/lit mg/lit mg/lit mg/lit

Србија

Књаз Милош 107,3 44,96 17,5 282,1 1256 39,4 13,01 1207Aqua Viva 88,09 12,88 2,01 9,17 305 17,77 13,51 329Minaqua 25,54 22,12 4,41 430 640 - 308 1140Врњачко врело 7,2 43,28 1 26,1 287 5,61 4,82 261Јазак 76,1 41 3,3 8,5 427 29 4,4 369Вујић 105,3 21,6 0,8 2,7 421 6,6 6 550Роса 5,9 0,43 0,38 2,5 20,9 2,9 0,46 40,7Пролом 2,2 0,03 0,3 49,7 92,79 1,6 7,5 175La Fantana 36,95 28,74 0,51 1,17 256,8 21,88 4,80 278

БелгијаBru 23 22,6 1,8 10,0 209 5 4,0 160Spa Reine 3 1,3 0,5 2,5 11 5,0 2,7 33

Преглед физичко-хемијских карактеристика појединих европских флашираних вода


Spa Reine 3 1,3 0,5 2,5 11 5,0 2,7 33

Француска

Evian 78 24,0 1,0 5,0 357 10,0 4,5 309Perrier 140 3,5 1,0 14,0 348 51,0 30,9 500Vichy 90 9,0 71 1265 3245 139 227 3378Vittel 505 110 4,0 14,0 403 1479,0 11,0 2580Volvic 10 6,0 5,4 8,0 64 7,0 7,5 110

ИрскаBallygowan 117 18,0 3,0 17,0 400 15,0 28,0 450Carlow Castle 117 15,4 5,3 13,1 335 61,0 10,2 560

ИталијаVigezzo 5,7 3,4 1,2 3,5 33,7 4,7 1,1 55,4San Pellegrino 208 56,4 3,0 41,1 226 539 71,0 1120

Шведска Remiosa 2 0,5 1,8 220 535 14 24,0 515Енглеска Ashbourn 90 15 3,0 11 - 35 25 360

Чешка Aqua Maria 25,5 15,6 2,8 22,2 99,4 47,2 36,8 290

Hidrogenkarbonatni jonipreovlađuju u slatkimvodama.

Poreklo: rastvaranjemkarbonatnih mineralapod dejstvom ugljen-dioksida.

Prisutan je u prirodnimvodama u intervalu pH od4,2 do 12.

Hidrogenkarbonatni jonipreovlađuju u slatkimvodama.

Poreklo: rastvaranjemkarbonatnih mineralapod dejstvom ugljen-dioksida.

Prisutan je u prirodnimvodama u intervalu pH od4,2 do 12.


Zajedno sa jonima Ca(II) i Mg(II) uslovljava privremenu(karbonatnu) tvrdoću vode.

Poreklo u vodi: rastvaranjem gipsanih minerala, oksidacijom sulfida, sumpora i organskih jedinjenja sumpora, atmosferskim padavinama (antropogenim zagađenjem vazduha).

Tvrdoća na koju utiče i koja se ne može odstraniti priključanju zove se stalna tvrdoća.

Prosečna koncentracija sulfata u rekama je oko 10 ppm. MDK za pijaću vodu do 250 mg/l.

Poreklo u vodi: rastvaranjem gipsanih minerala, oksidacijom sulfida, sumpora i organskih jedinjenja sumpora, atmosferskim padavinama (antropogenim zagađenjem vazduha).

Tvrdoća na koju utiče i koja se ne može odstraniti priključanju zove se stalna tvrdoća.

Prosečna koncentracija sulfata u rekama je oko 10 ppm. MDK za pijaću vodu do 250 mg/l.


Sadržaj u prirodnim vodama varira od 0,1 do 1000 i više ppm. U prirodnim vodama se pojavljuju prilikom rastvaranja

minerala koji sadrže hloride i izbacuju se u velikoj količiniprilikom rada vulkana.

Hloridi su stalne komponente otpadnih komunalnih iindustrijskih voda.

Pri koncentraciji hlorida većoj od 300 ppm voda poprimaslankast ukus.

Sadržaj u prirodnim vodama varira od 0,1 do 1000 i više ppm. U prirodnim vodama se pojavljuju prilikom rastvaranja

minerala koji sadrže hloride i izbacuju se u velikoj količiniprilikom rada vulkana.

Hloridi su stalne komponente otpadnih komunalnih iindustrijskih voda.

Pri koncentraciji hlorida većoj od 300 ppm voda poprimaslankast ukus.


Rastvoreni gasovi u vodi suod velike važnosti zaopstanak akvatičnogbiljnog i životinjskogsveta.

Njihovo povećanoprisustvo može dovestido katastrofalnihposledica.

Na primer, CO2 koji serazvio iz vode jezeraNios u Kamerunu(Afrika) ugušio je 1700ljudi (1986. g.).

Rastvoreni gasovi u vodi suod velike važnosti zaopstanak akvatičnogbiljnog i životinjskogsveta.

Njihovo povećanoprisustvo može dovestido katastrofalnihposledica.

Na primer, CO2 koji serazvio iz vode jezeraNios u Kamerunu(Afrika) ugušio je 1700ljudi (1986. g.).


Jezero Nios

21. 8. 1986. god u 7:30, naselje u blizini jezera čulo je čudne, jake zvuke, poputgrmljavine. U isto vreme pojavio se beli oblak iznad površine jezera.Iznenada, jak mlaz vode iskočio je sa površine vode naviše. U roku odnekoliko sekundi cela populacija naselja izgubila je svest. Nešto kasnije,mnogima se svest povratila, ali 1700 ljudi i veći broj stoke je umrlo.

Ova misteriozna tragedija, bez presedana, postala je predmet intenzivnognaučnog ispitivanja. Mnogi detalji ovog događaja su još uvek nejasni, aliono što se sigurno zna je da je smrt povezana sa masovnim oslobađanjem,preko 240 000 t CO2 iz jezera.

Jezero Nios je vulkanskog porekla. Ima površinu od oko 1,5 km2, sa oblikomkoji podseća na presečenu kupu, i dostiže dubinu od 210m.

Pukotine na dnu omogućuju kontinualni priliv CO2. Jezero može da zadržioko 1,5km3 gasa u rastvoru, tako da se zasićenje može postići za 20godina. Postoji više teorija o razlozima oslobađanja CO2. Najprihvaćenijateorija predlaže da je hladna kiša, koja je padala nekoliko dana prekatastrofe, ohladila površinu vode povećavajući njenu gustinu, što jedovelo do toga da se taj sloj vode spusti i izdigne vodu iz dubine naviše,tako da se tada oslobodio CO2.


21. 8. 1986. god u 7:30, naselje u blizini jezera čulo je čudne, jake zvuke, poputgrmljavine. U isto vreme pojavio se beli oblak iznad površine jezera.Iznenada, jak mlaz vode iskočio je sa površine vode naviše. U roku odnekoliko sekundi cela populacija naselja izgubila je svest. Nešto kasnije,mnogima se svest povratila, ali 1700 ljudi i veći broj stoke je umrlo.

Ova misteriozna tragedija, bez presedana, postala je predmet intenzivnognaučnog ispitivanja. Mnogi detalji ovog događaja su još uvek nejasni, aliono što se sigurno zna je da je smrt povezana sa masovnim oslobađanjem,preko 240 000 t CO2 iz jezera.

Jezero Nios je vulkanskog porekla. Ima površinu od oko 1,5 km2, sa oblikomkoji podseća na presečenu kupu, i dostiže dubinu od 210m.

Pukotine na dnu omogućuju kontinualni priliv CO2. Jezero može da zadržioko 1,5km3 gasa u rastvoru, tako da se zasićenje može postići za 20godina. Postoji više teorija o razlozima oslobađanja CO2. Najprihvaćenijateorija predlaže da je hladna kiša, koja je padala nekoliko dana prekatastrofe, ohladila površinu vode povećavajući njenu gustinu, što jedovelo do toga da se taj sloj vode spusti i izdigne vodu iz dubine naviše,tako da se tada oslobodio CO2.

aqg XX

Henrijev zakon:rastvorljivost gasa u tečnosti proporcionalna je parcijalnompritisku gasa u kontaktu sa tečnošću

xaq pkX parcijalni pritisakgasa (atm)

Henrijeva konstanta(mol/l/atm)

aqg XX


NH3 + H2O NH4+ + OH-

Zakon ne važi za gasove koji reaguju sa vodom ili nekomsupstancom prisutnom u vodi:

SO2 + HCO3-(iz alkaliteta vode) CO2+ HSO3-

xaq pkX parcijalni pritisakgasa (atm)

koncentracija gasau tečnosti (mol/l)

ppm32,8l

mg32,8

l

mol1060,2

l

mol1060,2atm0,2029

atml

mol1028,1O

atm0,20292095,0atm0.0313atm1

4

43O)2(

O

2

2

pk

p

aq

ppm32,8l

mg32,8

l

mol1060,2

l

mol1060,2atm0,2029

atml

mol1028,1O

atm0,20292095,0atm0.0313atm1

4

43O)2(

O

2

2

pk

p

aq


211

2

T

1

T

1

2,303R

ΔHc

clog

Rastvorljivost gasova se smanjuje sa povećanjem temperature.Ovaj uticaj se vidi iz Klauzijus-Klapejronove jednačine:

Važan za opstanak akvatičnih organizama. Troši se u procesu degradacije organske materije u vodi. Turbulentni protok vode, povećava brzinu rastvaranja

kiseonika. Ako organsku materiju u vodi prikažemo formulom {CH2O},

proces degradacije organske materije možemo prikazatisledećom reakcijom:

Važan za opstanak akvatičnih organizama. Troši se u procesu degradacije organske materije u vodi. Turbulentni protok vode, povećava brzinu rastvaranja

kiseonika. Ako organsku materiju u vodi prikažemo formulom {CH2O},

proces degradacije organske materije možemo prikazatisledećom reakcijom:


{CH2O} + O2 = CO2 + H2O30 g 32 g

30:32 = x:0,0083X=0,0075 = 7,5 mg

Prisustvo samo 7,5 mg OM u vodi može potpuno da utroši O2 iz 1 l vodezasićene vazduhom na 25°. Na višim temperaturama i kod voda koje nisupotpuno zasićene sa O2, ova količina OM je još manja. Gubitak O2 senadoknađuje fotosintezom i u kontaktu vode sa atmosferom.

Rastvorljivost kiseonikase smanjuje sa porastomtemperature:

0°C oko 14 mg/l 35°C oko 4 mg/l Na višim temperaturama

dolazi do smanjenjarastvoljivosti kiseonika ,ali i do povećanja brzinerespiracije akvatičnihorganizama što dovodido ozbiljnog deficitakiseonika u vodi.

Rastvorljivost kiseonikase smanjuje sa porastomtemperature:

0°C oko 14 mg/l 35°C oko 4 mg/l Na višim temperaturama

dolazi do smanjenjarastvoljivosti kiseonika ,ali i do povećanja brzinerespiracije akvatičnihorganizama što dovodido ozbiljnog deficitakiseonika u vodi.


Izračunati koncentraciju kiseonika u vodi zasićenoj vazduhom na10 ° C.

C1 = 2.60 x 10-4 mol/L x 32.0 g/mol = 8.32 x 10-3 g/L = 8.32 mg/LT1 = 25 ° C = 298 KT2 = 10 ° C = 283 KC2 = ?


Uočiti da je rastvorljivost gasova veća na nižim temperaturama.Ovo je zbog toga što je entalpija rastvaranja gasova u vodinegativna.

C2 = 11.4 mg/L

Rastvorenog kiseonika u vodi ima najviše u toku leta, kada jefotosintetička aktivnost akvatičnog bilja najveća.

Zimi se koncentracija rastvorenog kiseonika smanjuje zbogsmanjene aeracije i dospevanja samo podzemnih voda kojeimaju veoma mali sadržaj rastvorenog kiseonika.

Rastvorenog kiseonika u vodi ima najviše u toku leta, kada jefotosintetička aktivnost akvatičnog bilja najveća.

Zimi se koncentracija rastvorenog kiseonika smanjuje zbogsmanjene aeracije i dospevanja samo podzemnih voda kojeimaju veoma mali sadržaj rastvorenog kiseonika.



Sa porastom nadmorske visineopada saturaciona vrednostkiseonika!

9 mg/l – nivo mora,7 mg/l na 2000 m nadmorske visine(pri T vode od 20°C).


Sa porastom nadmorske visineopada saturaciona vrednostkiseonika!

9 mg/l – nivo mora,7 mg/l na 2000 m nadmorske visine(pri T vode od 20°C).

Najvažnija slaba kiselina prisutna u vodi je CO2. CO2 je prisutan u svim prirodnim i otpadnim vodama, jer

nastaje mikrobiološkim razlaganjem organske materije ukontaktu sa vazduhom.

Kišnica čak u apsolutno čistoj atmosferi je neznatno kisela,upravo zahvaljujući uvek prisutnom CO2.

U suvom vazduhu CO2 je prisutan sa 0,037%100:0,037=1 000 000:xx = 370 ppm

Nastajanje HCO3- i CO32- (alkalitet) znatno povećavarastvorljivost CO2.

Koncentracija CO2 u vodi se ne sme povećati iznad 25 mg/l,jer može da ima letalan ishod.

Najvažnija slaba kiselina prisutna u vodi je CO2. CO2 je prisutan u svim prirodnim i otpadnim vodama, jer

nastaje mikrobiološkim razlaganjem organske materije ukontaktu sa vazduhom.

Kišnica čak u apsolutno čistoj atmosferi je neznatno kisela,upravo zahvaljujući uvek prisutnom CO2.

U suvom vazduhu CO2 je prisutan sa 0,037%100:0,037=1 000 000:xx = 370 ppm

Nastajanje HCO3- i CO32- (alkalitet) znatno povećavarastvorljivost CO2.

Koncentracija CO2 u vodi se ne sme povećati iznad 25 mg/l,jer može da ima letalan ishod.


Najveći deo CO2 u vodi potiče od mikrobiološkograzlaganja organske materije.

Alge (koje troše CO2 u fotosintezi) stvaraju CO2 krozmetaboličke procese.

Voda prilikom infiltracije kroz zemljište prolazi krozslojeve raspadnute organske materije, i rastvara CO2koji je nastao respiracijom organizama u zemljištu.Dalje, voda obogaćena sa CO2 prolazi kroz slojkrečnjaka, i rastvara CaCO3:CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3-

Ovim procesom nastaju krečnjačke pećine.

Najveći deo CO2 u vodi potiče od mikrobiološkograzlaganja organske materije.

Alge (koje troše CO2 u fotosintezi) stvaraju CO2 krozmetaboličke procese.

Voda prilikom infiltracije kroz zemljište prolazi krozslojeve raspadnute organske materije, i rastvara CO2koji je nastao respiracijom organizama u zemljištu.Dalje, voda obogaćena sa CO2 prolazi kroz slojkrečnjaka, i rastvara CaCO3:CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3-

Ovim procesom nastaju krečnjačke pećine.


Samo 1% CO2 reaguje sa vodom, a 99% se nalazi umolekulskom obliku. To pokazuje mala vrednost K reakcije:

K=2∙10-3

KH= 3.3∙10-7

Koncentracija CO2 u vodi se izračunava na osnovu Henrijevogzakona:[CO2] = KH ∙p(CO2)

= 3.3∙10-7 mol/l ∙ (1.01∙105 -3.2 ∙103)∙365 ∙10-6 Pa=1.2∙10-5 mol/l


K=2∙10-3

Rastvoreni CO2 delimično disosuje u vodi:

Ka1=4.5∙10-7

pH = 5.65

mol/l102.4COKCOH 82(aq)raq32

mol/l102.3KCOHOHHCO 6a13233

Ovaj proračun pokazujezašto čista voda kojaje u ravnoteži sanezagađenimvazduhom pokazujeslabo kiseli karakter,tj. 5,7 vrednost.

Ovaj proračun pokazujezašto čista voda kojaje u ravnoteži sanezagađenimvazduhom pokazujeslabo kiseli karakter,tj. 5,7 vrednost.


Pri nedostatku CO2 javlja se tendencija taloženja CaCO3 usledvezivanja viška karbonatne kiseline jonima Ca(II) iz vode,saglasno Lešatelijeovom principu.

Pri višku CO2 zapaža se agresivnost vode, koja se manifestujerastvaranjem CaCO3 i njegovim prevođenjem u hidrokarbonat.

U vodama gde nema rastvorenog kiseonika stvaraju se uslovi za pojavuvodonik sulfida.

Karakterističan miris se javlja već pri konc. ispod 1 ppm. Izaziva koroziju gvožđa i doprinosi razvoju bakterija. Pored rastvorenog sumporvodonika, u vodi se mogu nalaziti sulfidni i

hidrosulfidni joni.Hemija životne sredine I (T. Anđelković) 31

U ovu grupu spadaju jedinjenja neophodna za život vodenihbiljaka, kao i proizvodi njihovog metabolizma.

Organska i neorganska jedinjenja azota:▪ Belančevine i proizvodi njihovog razlaganja▪ Amonijum, nitrit i nitrat

Količina pojedinih vrsta azota zavisi od uslova:▪ u vreme poplava: povećana je koncentracija organskog

azota;▪ preko leta: smanjuje se konc. rastvornog azota jer ga

koriste vodeni organizmi. Amonijačna jedinjenja ~ 0,1 ppm Nitrati ~ 0,1 ppm

U ovu grupu spadaju jedinjenja neophodna za život vodenihbiljaka, kao i proizvodi njihovog metabolizma.

Organska i neorganska jedinjenja azota:▪ Belančevine i proizvodi njihovog razlaganja▪ Amonijum, nitrit i nitrat

Količina pojedinih vrsta azota zavisi od uslova:▪ u vreme poplava: povećana je koncentracija organskog

azota;▪ preko leta: smanjuje se konc. rastvornog azota jer ga

koriste vodeni organizmi. Amonijačna jedinjenja ~ 0,1 ppm Nitrati ~ 0,1 ppm


Organska i neorganska jedinjenja fosfora:H2PO4- i HPO42- i organska jedinjenja

Koncentracija u vodi je vrlo niska ~ 0,001 ppm

Jedinjenja gvožđa: dvovalentno gvožđe samo u podzemnimvodama; organski oblik gvožđa je sa huminskom kiselinom.

Kada je koncentracija veća od 0,3 ppm voda ima ukusgvožđa.

Organska i neorganska jedinjenja silicijuma: silicijumovakiselina, njene soli (hidrosilikati i silikati), česticealumosilikata u koloidnom ili suspendovanom stanju,organska jedinjenja.

Koncentracija u vodama: ~ 5 ppm

Organska i neorganska jedinjenja fosfora:H2PO4- i HPO42- i organska jedinjenja

Koncentracija u vodi je vrlo niska ~ 0,001 ppm

Jedinjenja gvožđa: dvovalentno gvožđe samo u podzemnimvodama; organski oblik gvožđa je sa huminskom kiselinom.

Kada je koncentracija veća od 0,3 ppm voda ima ukusgvožđa.

Organska i neorganska jedinjenja silicijuma: silicijumovakiselina, njene soli (hidrosilikati i silikati), česticealumosilikata u koloidnom ili suspendovanom stanju,organska jedinjenja.

Koncentracija u vodama: ~ 5 ppm


Karakteristična žuto-braon boja vode. Čak i “čista” voda sadrži OM oko 1 ppm. Određivanje OM – određivanje sadržaja ugljenika. Uočiti razliku između organskog i neorganskog ugljenika. Natural organic matter – NOM POM i DOM Osnovni deo organske materije u prirodnim vodama su

huminske materije.

Karakteristična žuto-braon boja vode. Čak i “čista” voda sadrži OM oko 1 ppm. Određivanje OM – određivanje sadržaja ugljenika. Uočiti razliku između organskog i neorganskog ugljenika. Natural organic matter – NOM POM i DOM Osnovni deo organske materije u prirodnim vodama su

huminske materije.


Velika sličnost koja postoji između akvatičnih iterestričnih huminskih supstanci ukazuje na zemljišno,terestrično poreklo barem jednog dela akvatičnehuminske materije.

Uopšte uzevši, izvori DOC-a, a samim tim i huminskihsupstanci, mogu biti grupisani u: alohtone, koji ulaze u akvatični sistem iz zemljišta i autohtone, koji potiču iz samog vodenog tela i to algi,

bakterija itd. koje rastu u vodi. Veći deo DOC-a potiče od degradacionih proizvoda

organskih ostataka koji se izlužuju iz zemljišta itransportuju podzemnim vodama i potocima.

Velika sličnost koja postoji između akvatičnih iterestričnih huminskih supstanci ukazuje na zemljišno,terestrično poreklo barem jednog dela akvatičnehuminske materije.

Uopšte uzevši, izvori DOC-a, a samim tim i huminskihsupstanci, mogu biti grupisani u: alohtone, koji ulaze u akvatični sistem iz zemljišta i autohtone, koji potiču iz samog vodenog tela i to algi,

bakterija itd. koje rastu u vodi. Veći deo DOC-a potiče od degradacionih proizvoda

organskih ostataka koji se izlužuju iz zemljišta itransportuju podzemnim vodama i potocima.


Na osnovu rastvorljivosti HS se mogu podeliti na: huminsku kiselinu (HA), fulvo kiselinu (FA) i humin.

Huminske kiseline predstavljaju frakciju huminskih supstancikoja je nerastvorna u vodi pod kiselim uslovima (pH manje od2), ali rastvornu pri višim pH vrednostima.

Fulvo kiseline predstavljaju frakciju huminskih supstanci kojaje rastvorna u vodi pod svim pH uslovima. Fulvo kiseline sužute do braon-žute boje.

Humin predstavlja frakciju huminskih supstanci koja nijerastvorna u vodi pri bilo kojim pH vrednostima, kao i u jakoalkalnim uslovima. Humini su crne boje.

Razlike koje postoje između huminskih i fulvo kiselina, potičuusled razlike u njihovim molekulskim težinama, brojufunkcionalnih grupa (karboksline, fenolne hidroksilne) istepenu polimerizacije.


Na osnovu rastvorljivosti HS se mogu podeliti na: huminsku kiselinu (HA), fulvo kiselinu (FA) i humin.

Huminske kiseline predstavljaju frakciju huminskih supstancikoja je nerastvorna u vodi pod kiselim uslovima (pH manje od2), ali rastvornu pri višim pH vrednostima.

Fulvo kiseline predstavljaju frakciju huminskih supstanci kojaje rastvorna u vodi pod svim pH uslovima. Fulvo kiseline sužute do braon-žute boje.

Humin predstavlja frakciju huminskih supstanci koja nijerastvorna u vodi pri bilo kojim pH vrednostima, kao i u jakoalkalnim uslovima. Humini su crne boje.

Razlike koje postoje između huminskih i fulvo kiselina, potičuusled razlike u njihovim molekulskim težinama, brojufunkcionalnih grupa (karboksline, fenolne hidroksilne) istepenu polimerizacije.

Huminske supstance(obojeni polimeri)

Fulvo kiseline Huminskekiseline Humin

Svetložuta

Žutobraon

Tamnobraon

Sivocrna

Sa porastom molekulsketežine od FA ka Hum, dolazi dopovećanja intenziteta boje,stepena polimerizacije, kao isadržaja ugljenika.Međutim, sadržaj kiseonika sedrugačije menja.Niskomolekularna FA ima većisadržaj kiseonika, u odnosu navisokomolekularnu HA, poredtoga taj kiseonik je kod FA višezastupljen u funk.grupama,posebno COOH grupama, dokje kod HA on više zastupljenkao strukturna komponentanukleusa.

37

Svetložuta

Žutobraon

Tamnobraon

Sivocrna Crna

povećanje intenziteta bojepovećanje stepena polimerizacije

povećanje molekulske težinepovećanje sadržaja ugljenika

povećanje sadržaja kiseonikapovećanje rastvorljivosti

Sa porastom molekulsketežine od FA ka Hum, dolazi dopovećanja intenziteta boje,stepena polimerizacije, kao isadržaja ugljenika.Međutim, sadržaj kiseonika sedrugačije menja.Niskomolekularna FA ima većisadržaj kiseonika, u odnosu navisokomolekularnu HA, poredtoga taj kiseonik je kod FA višezastupljen u funk.grupama,posebno COOH grupama, dokje kod HA on više zastupljenkao strukturna komponentanukleusa.

Širok spektarfunkcionalnih grupa odkojih su zakompleksiranjenajznačajnije: karboksilne, fenolne, tiolne i amino .

Širok spektarfunkcionalnih grupa odkojih su zakompleksiranjenajznačajnije: karboksilne, fenolne, tiolne i amino .


Šematski prikaz helatiranjajona bakra saprirodnim huminskimkiselinama (zeleno polje).

39Hemija životne sredine I (T. Anđelković)

Površinska voda je bogatija mineralnimsupstancama od atmosferske vode.

Tačno Netačno

Površinska voda je bogatija mineralnimsupstancama od atmosferske vode.

Tačno Netačno


Membranski filter sa porama veličine 45 μm vrširazdvajanje particulate organic matter (POM)od dissolved organic matter (DOM).

Tačno Netačno

Membranski filter sa porama veličine 45 μm vrširazdvajanje particulate organic matter (POM)od dissolved organic matter (DOM).

Tačno Netačno


Slatke vode su vode čija mineralizacija neprelazi 1000 ppm.

Tačno Netačno

Slatke vode su vode čija mineralizacija neprelazi 1000 ppm.

Tačno Netačno


Karbonatnu tvrdoću čine bikarbonatikalcijuma i magnezijuma: Ca(HCO3)2 iMg(HCO3)2, a nekarbonatnu uglavnomnjihovi hloridi CaCl2, MgCl2 i sulfati CaSO4,MgSO4

Tačno Netačno

Karbonatnu tvrdoću čine bikarbonatikalcijuma i magnezijuma: Ca(HCO3)2 iMg(HCO3)2, a nekarbonatnu uglavnomnjihovi hloridi CaCl2, MgCl2 i sulfati CaSO4,MgSO4

Tačno Netačno


Hidrogenkarbonat je prisutan u prirodnimvodama u intervalu pH od 4,5 do 12.

Tačno Netačno

Hidrogenkarbonat je prisutan u prirodnimvodama u intervalu pH od 4,5 do 12.

Tačno Netačno


Ukoliko gas reaguju sa vodom ili nekomsupstancom prisutnom u vodi njegovarastvorljivost je veća od one koja se možepretpostaviti na osnovu Henrijevog zakona.

Tačno Netačno

Ukoliko gas reaguju sa vodom ili nekomsupstancom prisutnom u vodi njegovarastvorljivost je veća od one koja se možepretpostaviti na osnovu Henrijevog zakona.

Tačno Netačno


Rastvorenog kiseonika u vodi ima najviše utoku leta.

Tačno Netačno

Rastvorenog kiseonika u vodi ima najviše utoku leta.

Tačno Netačno


Documents

Hemijske komponente prirodnih voda. - nasport.pmf.ni.ac.rsnasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/746/12. Hemijske komponente prirodnih voda.pdf · Hemija životne sredine I (T . Anđelković)